影响农作物光合作用的因素
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影响农作物光合作用的因素 0 引言 植物的光合作用经常受到外界环境条件和内部因素的影响而发生变化，外部条件和内部因素的改变在一定程度上会影响光合作用的进程或光合作用的强度。影响光合作用强度的内部因素主要有叶龄和光合产物的库；外部因素主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养。 1.内部因素 1.1.叶龄 实验证明：幼叶的光合作用强，老叶的光合作用弱。由于幼叶正处于旺盛生长期，其光合产物入不敷出，必须从其他叶片得到光合产物的供应。叶面积已定型的功能期叶片是光合作用的主要器官，随着叶片的衰老，光合强度明显下降。但正在生长中的幼叶，呼吸作用旺盛，往往超过光合作用。目前认为叶片的光合强度之所以与叶龄有关，主要原因在于RuBP羧化酶活性的变化。叶片完全展开后，其RuBP羧化酶活性很快达到最高峰，以后随着叶龄的延长，叶片光合速率与RuBP羧化酶活性的变化趋势是一致的。 1.2.光合产物的库 某一叶片合成的光合产物必须及时输出，否则，作为“制糖车间”的叶肉细胞中的光合过程就会受阻。例如，摘去花、果实、顶芽都会暂时降低叶片的光合强度。反之，摘除其他叶片，只留一张叶片与所有花、果，此叶的光合强度会急剧增加。对苹果枝条环割，由于光合产物不能外运，光合强度会明显下降。 2.外部因素 2.1.光照强度 光照强度直接制约着光合作用的强度。一方面，同化CO2所需的ATP和NADPH来自于光反应；另一方面，暗反应中的若干关键性酶，像RuBP羧化酶与PEP羧化酶等都受光的活化。植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加相应增加。当植物在某一光照强度条件下，光合作用所吸收的CO2与呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，称为植物光合作用的光饱和点，此时光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。 不同植物的光补偿点是不一样的，主要与呼吸作用强度和温度有关。一般阳生植物的光补偿点、光饱和点比阴生植物高。所以阳生植物必须种植在阳光充足的条件下，才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物在阴湿的条件下，才有利于生长发育，如光照强度大、蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如人参、三七、胡椒等必须栽培于阴湿条件下，才能获得较高产量。 2.2.温度 光合作用是由酶催化的化学反应，其活性受温度影响，因此温度也是影响光合速率的重要因素。光合作用有温度三基点，即光合作用的最低、最适和最高温度。温度的三基点因植物种类不同而有很大差异。耐寒植物的光合作用冷限与细胞结冰温度相近，而起源于热带的喜温植物，如玉米、高梁、番茄、黄瓜、橡胶树等在温度低于10℃时，光合作用即受到明显抑制。昼夜温差对光合净同化率有很大的影响。白天温度较高，日光充足，有利于光合作用进行，夜间温度较低，可降低呼吸消耗。因此，在一定温度范围内，昼夜温差大，有利于光合产物积累。在强光和CO2浓度较高的条件下，温度对光合强度的影响特别显著；在弱光和CO2不足时，温度对光合强度的影响不大，净光合强度等于零时的最低温度与最高温度，分别称为光合作用的冷限与热限。耐低温的莴苣，于5℃已有明显的净光合强度，而番茄与黄瓜则需要12℃与20℃。稻、棉等喜温植物，遇到5～10℃持续低温，其光合功能就会受到损害，回暖后往往恢复不到原有的水平。四碳植物的光合热限一般较高，约55～60℃；三碳植物中，棉花较耐热，可达50～55℃，而蚕豆、小麦等对热敏感的作物则在40℃以下。乳熟期小麦叶片遇到持续高温，尽管外表上仍呈绿色，但光合功能已受严重损害。 通常10～35℃之间的变温对光合作用的影响往往是可逆的。极端高温会造成叶绿体膜结构的不可逆损伤并使酶类变性。极端低温也会使膜脂肪凝固，从而破坏膜结构；长时间的零上低温对喜温植物的光合性能也有严重抑制。 植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。 2.3.CO2浓度 CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点，即在此CO2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。环境中的CO2低于这一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。 2.4.矿质元素 绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。矿质营养直接或间接影响光合作用。N、P、S、Mg是叶绿体结构中组成叶绿素、蛋白质和片层膜的成分；Cu、Fe是电子传递体的重要成分；磷酸基团在光反应、暗反应中均具有重要作用，它是构成同化力ATP和NADPH以及光合碳还原循环中许多中间产物的成分；Mn和a是光合放氧的必需因子；K和Ca对气孔开闭和同化物运输具有调节作用。因此，农业生产中合理施肥的增产作用，是靠调节植物的光合作用而间接实现的。又如绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中。都需要钾。再如镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素。 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/efa4ad49081c59eef8c75fbfc77da26925c596e5.html